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1、生物学实验指导能力杨婷：90811015 谢润：90811013生物学实验的定义及其功能1中学生物学实验的常见类型234内容提要生物学实验阶段性的分析生物学实验的指导生物学实验（biology experiment）根据实验目的，实验者运用实验仪器、设 备及装置等物质手段，在人为特定的实验 条件下，通过实验观察和测量获得各种生 物科学事实的一种科学研究方法。生物学实验的功能具有丰富人的感性认识的功能是生物科学理论赖以产生的基础是生物学理论运用于生产实践的桥梁和中介是检验生物科学知识真理性的依据之一相对于生物科学知识的间接现实性来说，生物学实验能将生物科学知识转化为直接现实的东西，具有直接现实性
2、。比如，课本能告诉我们动植物细胞的结构，但是当我们进行实验时我们就能直观的看见细胞的结构组成。生物学实验的类型按 学 科 性 质 来 分形态学实验：动物的细胞与组织生理学实验：植物细胞的吸水和失水生态学实验：调查井冈山植物群落的分布分类学实验：昆虫的分类遗传学实验：性状分离比的模拟实验生物技术实验：PCR扩增目的基因解剖学实验：青蛙的循环系统按实 验所 处的 环境实验室实验 ：自然实验 ：在通常的自然环境中对实验对象加以考察的一种实践 活动。优点是把观察自然的自然性和实验的主动性有 机地结合起来，而不足之处则表现在缺少对某些因素 的严格控制，因而实验结果的精确性相对较差。如，观 察某种微量元素
3、对作物产量的影响或某种昆虫的性外激素对某种昆虫 的诱杀作用时，因为因素控制不够，实验结果可能不准确。中学常见的生物学实验的类型在实验室里，通过实验仪器和设备，在人为控制或 改变实验对象的条件下，考察与研究实验对象的一 种有目的、有计划的操作或实践活动。生物教学中 的实验大多数属于这一类。如，植物光合作用产生淀粉的 实验。按实 验的 教学 目的验证性实验 ：探究性实验 ：对研究对象有了一定的了解，并形成了一定的认识 或提出了某种假说后，为验证这种认识或假说是否 正确而进行的实验。如验证人体呼出的气体中二氧 化碳的含量增多的实验。指探究实验对象的未知属性的实验。探究性实验多是 从实验中“再发现”的
4、实验。你能举出自己在中学实验中遇到过的在一个实验过程中由于提出了新颖的想法而引发的探究性实验吗 ？一位生物学教师在引导学生开展“探究影响鼠妇分布的环境因素”活动时，已经圆满地得出“鼠妇喜欢阴暗、潮湿 的环境”的结论。突然，一位学生的“提问”引发了一个问题：鼠妇到底更喜欢阴暗环境呢，还是更喜欢潮湿环境? 这位生物学教师这样处理了这一突发事件。 教师：同学们根据这个实验结果，能得出什么结论?请大家讨论。 学生：（学生讨论后回答） 同学1鼠妇喜欢黑暗和潮湿，不喜欢光亮和干燥。 同学2光和水这两种因素能影响鼠妇的分布。 教师：同学们这个探究活动做得很成功。看来鼠妇喜欢黑暗和潮湿的环境，不喜欢光亮和干燥
5、的环境。影响鼠妇分 布的环境因素除了光、水这两个因素外，还有其他因素，比如温度，大家有能力来探究吗? 学生：有!(学生很自信地回答) 教师：那就请同学们在课后继续来探究吧! 同学们对刚才的实验还有什么疑问吗?请提出。 学生：很多小组同学说“没有”，有的摇头。这时，E组的一位同学在其他同学的鼓励下，举起右手，红着脸说： “老师，我们组想问你一个问题，既然鼠妇喜欢黑暗和潮湿，不喜欢光亮和干燥，那么黑暗和潮湿，鼠妇 更喜欢哪个?光亮和干燥，鼠妇更不喜欢哪个呢?如果我们设计一对光亮、潮湿和黑暗、干燥的环境，鼠妇 更喜欢哪个环境呢?” 教师：(教师一怔，立即作出反应)这位同学很有创新精神，所提出的问题很
6、有探究价值。哪位同学能告诉他如何探 究这个问题呢，请各小组讨论一下。 学生：(讨论、交流) (突然F组一位学生举手回答)老师，我们有现成的实验材料，何不做一做实验，来探究一下呢?(没等我答应，这位同 学又接着说)我们设计光亮潮湿和黑暗干燥的环境，再放上鼠妇，看鼠妇在哪个环境里分布得多，不就行了? 教师：同学们同意这个实验计划吗?(学生齐声回答：同意)那就请同学们来进行实验探究吧! 学生：各小组进行实验探究，五六分钟后，实验结束并进行全班交流(学生的脸上露出惊奇和微笑)。 教师：鼠妇更趋向于哪一个环境? 学生：较多鼠妇爬到了“黑暗干燥”的环境中。 教师：通过以上的学习，大家不仅学会了如何探究影响
7、鼠妇分布的环境因素，更重要的是我们还学会了科学探究的 一般方法，同时还学会了合作。 (摘自汪忠：初中生物新课程案例与评析，高等教育出版社2004年版)探究性实验的基本步骤 ：得出结论交流结果做出假设制定计划实施计划提出问题意义：有助于学生主动地获取生物科学知识，体验科学过程与方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。按实 验中 量与 质的 关系定性实验 ：定量实验 ：定性试验与定量实验的区别就在于一个是解决“有没有” 、“是不是”的问题,另一个 是着重在“有”和“是”的基础上解决“有多少” 、 “是多少” 的问题。所以定量实验通 常包含定性实验，它比定性实验具有更大的优越性
8、。生物科学研究从定性到定 量，是以与数学方法相结合为基础的，这是现代自然科学进步的显著特征之一 。有人认为现代生物学实验都应该是定量的实验，定性 实验不科学。你赞成这样的观点吗？指定性判断实验对象的各种属性、定性确定生物体结 构与功能等的实验。其目的是解决“有没有”、“是不是” 的问题。如影响酶活性的条件等。指为了深入了解生命的本质特征，揭露各因素之间的 数量关系、确定某些因素的数值等而进行的实验。探 究酸雨对小麦种子萌发的影响的实验等。模拟实验：是指在科学研究中，由于受客观条件的限制，不允许或不能对研究对象进行直接实验，为了取得对研究对象的认识，可通过模拟的方法，选定研究对象的替代物(即模型
9、)，模拟研究对象(即原型)的实际情况，对替代物进行实验。模拟实验能够使研究对象微型化，也能使研究对象扩大化。例如，1953年美国科学家米勒(S.L. Miller)模仿原始地球大气层的气体，在封闭的玻璃仪器中探讨生命起源的实验就是一个模拟实验。在生物教学中，制作生态瓶研究生态系统稳定性的条件、模拟“酸雨”探究其对小麦种子萌发的影响等都是模拟实验。这一实验都属于哪些类型？探究影响鼠妇分布的环境因素 阅读下列教学案例： 【活动目的】探究哪些环境因素影响鼠妇的分布。 【材料器具】培养皿、吸水纸、纸板等。 【方法步骤】 (1) 学生分成若干组，每组在课前观察鼠妇的生活环境，捕捉鼠妇若干个(注意：不能破
10、坏学 校或社区的草坪或花坛等)。针对鼠妇的生活环境提出问题。 (2) 通过交流自己是在什么地方捕捉到鼠妇的，对影响鼠妇分布的主要环境因素作出假设。 (3) 利用教师提供的器具和实验室可利用的其他器具，设计一个实验方案用以验证自己的假 设。 (4) 根据自己的实验设计，进行实验。观察并记录鼠妇在一定时间内的活动变化。 (5) 各组交流实验数据。分析小组和全班的数据，讨论实验数据是否支持假设。 (6) 讨论“环境中的阳光、温度、水分等因素对于鼠妇的分布有什么影响”问题后，交流与 撰写探究报告。 活动完成后将鼠妇放回大自然中。 【评价】本探究案例是全日制义务教育生物课程标准(实验稿)中提出的探究性案
11、例之一 。它是许多国家生物教科书中都开展的一个探究性教学活动。生物学实验的指导全日制义务教育生物课程标准(实验稿)在教学建议中明确指出： “实验教学既是一类探究活动，也是生物学教学的基本形式之一。课程标准的内容 标准部分列举的一些活动建议中，相当部分就是实验。”并明确提出“学校应逐步完 善生物学实验室的建设、仪器设备和用具的配置，保证实验教学经费的投入。生 物学教师也应创造条件，就地取材，因陋就简地开设好生物学实验”、“实验设计应 该多样化。例如，可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验，也可以设计低成 本实验；可以采用生物材料设计实验，也可以设计模拟性实验；有条件的学校还 可以适当引入多媒体技
12、术进行虚拟实验。应鼓励学生参与设计实验”、“在重视定性 实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应 向学生提供机会学习量的测定，实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表 述实验结果等”、“要注意实验安全教育。安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器 皿、酒精灯等)和实验药品(酒精、酸、碱等)是生物学实验的基本技能，教师应强 化安全教育，增强学生自我保护意识”等建议。这说明生物教学中实验的重要性，也说明提高教师对 实验指导能力的重要性。生物学实验阶段性的分析 生物学实验的准备阶段该阶段的重要任务是确定实验课题和设计实验方案制定实验教学目标：指根据课程标准和教材的要求，结
13、合本地、本校实际条件 ，具体确定每学期、每学年的实验教学的总目标、每个实验的子目标以及实验的具 体要求。选择实验材料：实验材料常常要受地区、季节的制约，因而必须提前准备。对 实验所需的仪器、设备、器具和药品等也必须做好充分的准备。实验预试：通过预试可确定选用哪些材料、哪些方法和怎样组织安排的效果较好 ，可发现哪些问题必须给以具体的指导，还可检验实验材料的数量和时间安排是否 合理等。 布置预习实验：包括预习实验教材和有关的知识内容，收集部分实验资料，理解 实验原理和技术、操作要求，设计探究性实验的方案等。有人认为实验课没有必要撰写教案，因为实验的具体要 求和步骤都写在黑板或实验手册上了。 生物学
14、实验的实施阶段采用分段实验的方式能够很好地组织学生有条不紊地完成比较复杂的实 验。某教师在指导学生进行“观察植物细胞的结构和功能”实验时，将实验分成 用肉眼、放大镜观察洋葱鳞片叶；撕取鳞片叶内表皮；制作临时玻片标本，观察 细胞结构。a 、b 、c 、d 、实验开始时，教师可以与学生一起讨论实验步骤、注意事项等，重点讲 清操作中的关键问题，并进行必要的示范。在学生实验过程中，教师要依据课程标准进行具体指导，在发现共性问 题时，可暂停全班实验，进行集体指导。在发现学生操作有错误或要领没有掌握时，应诱导启发学生自己纠正， 不能包办代替。e 、针对不同学生的实验情况提出一些问题，启发学生进行独立思考。
15、 实验的结果处理阶段在该阶段，教师应严格要求学生在认真实验、仔细观察的基础上如 实地独立或合作完成实验作业，严防抄书、抄图和互相抄袭等。有条件的学校，可在课外时间开放实验室，让学有余力、对生物学 有兴趣的学生，在课后进一步探究。有些教师认为绘制曲线图或柱形图不是生物课程的目标，而是数学 课程的目标。你的观点是什么？实验准备阶段的指导主要包括引导学生提出生物学实 验问题和完成生物学实验的设计工作。实验实施阶段的指导主要是引导学生科学地实施生物 学实验。实验结果处理阶段的指导主要包括引导学生处理实验 的数据、根据数据得出结论，以及指导学生撰写实验报告等 工作。 生物学实验问题的提出通过解决探究性生
16、物学实验的问题，直接或间接地为生物科学概念、理论等的 建立和发展提供重要的实验事实。例如，通过“探究影响过氧化氢酶对过氧化氢催 化反应的因素”实验，为学生形成酶促反应的概念、理解影响酶促反应的环境因素等知 识提供了感性认识材料。通过解决验证性生物学实验的问题，直接或间接地为生物科学概念、理论等的 检验提供重要的实验事实。例如，学生通过“制作生态瓶”实验，可以为“在一个生 态系统中生物成分越复杂，生态系统自动调节的能力越强”的知识提供实验事实。通过解决应用性生物学实验的问题，培养学生运用知识和技能解决具体的生物 学问题的能力。例如，“给庄稼施肥是否越多越好”、“是不是所有的植物生长都需 要施加氮肥”等就是这类问题。 生物学实验的设计应注意控制实验条件和实验因子，尽量减少实验误差，科学地设计 对照，适当增加重复，以确保实验的准确性。应掌握实验问题的性质、相关的理论知识和基本的实验技术。进 行 实 验 设 计 时设 计 实 验 方 法 时尽量减少人为或偶然因素造成的实验误差。关键是要设计对照。一般来说，无论采用什么样的实验方法都应设 计
